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WO2020224866A1 - Drive assembly for a vehicle comprising an electrical machine and an inverter device, and manufacturing method - Google Patents

Drive assembly for a vehicle comprising an electrical machine and an inverter device, and manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
WO2020224866A1
WO2020224866A1 PCT/EP2020/058504 EP2020058504W WO2020224866A1 WO 2020224866 A1 WO2020224866 A1 WO 2020224866A1 EP 2020058504 W EP2020058504 W EP 2020058504W WO 2020224866 A1 WO2020224866 A1 WO 2020224866A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inverter device
components
housing
electrical machine
drive arrangement
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/058504
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jan Sousek
Roland Lichtinger
Maximilian Scheuchenpflug
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft filed Critical Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Publication of WO2020224866A1 publication Critical patent/WO2020224866A1/en

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics

Definitions

  • the present invention relates to a drive arrangement for a vehicle comprising an electrical machine, which has a housing, and a
  • Inverter device for providing an output voltage for the electrical machine.
  • the inverter device is arranged on the housing of the electrical machine.
  • the inverter device comprises a plurality of separately formed components.
  • the present invention
  • Invention a method for producing a drive arrangement for a vehicle.
  • Vehicles with an electric drive comprise a drive arrangement which has an electrical machine and an inverter device or an inverter.
  • a direct voltage which is provided by a battery or an on-board network of the vehicle, can be converted into an alternating voltage as the output voltage for the electrical machine.
  • DE 10 2006 033 683 B4 describes, for example, an electrical rotating machine which has a
  • the inverter device includes a plurality of switching devices that form an inverter circuit, the one
  • the electrical machine includes a heat sink container which surrounds and accommodates the switching devices and the control circuit.
  • Inverter or the inverter device is connected to the rest of the drive by means of a structural support.
  • This structural support can also be used for this to hold the individual components or parts of the inverter or to connect them to one another.
  • This structural support can be made of aluminum, for example, and can be screwed to the electrical machine or a housing of the electrical machine.
  • Structural support only has a supporting function, this structural support requires additional installation space and the structural support causes additional costs. Furthermore, the weight of the drive arrangement is significantly influenced by the structural support.
  • Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and the description.
  • a drive arrangement according to the invention for a vehicle comprises an electrical machine, which has a housing, and an inverter device for providing an output voltage for the electrical machine.
  • Inverter device arranged on the housing of the electrical machine. Furthermore, the inverter device comprises a plurality of separately
  • the respective components of the inverter device are directly connected to one another to form a structural unit, and the structural unit is connected directly to the housing of the electrical machine via at least one of the components.
  • the drive arrangement can be used in an at least partially electrically powered vehicle.
  • the drive arrangement can be part of a drive of the vehicle or of a drive train of the vehicle.
  • the drive arrangement comprises the electrical machine, which can be used, for example, to drive at least one wheel of the vehicle.
  • the electrical machine can have a stator and a rotor that is rotatable relative to the stator.
  • the electrical machine comprises the housing, which can be connected to the stator or can be part of the stator.
  • the drive arrangement comprises the inverter device, which fulfills the function of an inverter. This inverter device is used to provide an output voltage by means of which the electrical machine or the stator of the electrical machine can be supplied. With the inverter device, for example, a direct voltage, which is provided by a battery or an on-board network of the vehicle, can be converted into an alternating voltage. In particular, the inverter device for respective phases of the electrical machine
  • the inverter device is arranged on the housing of the electrical machine or is connected to the housing of the electrical machine.
  • the housing can have a recess in which the individual components of the inverter device can be arranged at least in some areas.
  • the inverter device comprises individual components which are provided separately.
  • the respective components of the inverter device are preferably designed separately from one another.
  • the respective components are thus provided as individual components or parts.
  • the components preferably each form a closed unit.
  • the respective components are designed in particular to be fully functional.
  • Each of the components can have an individual function of the
  • the respective components can be a
  • the respective components can have electrical connections so that they can be contacted and / or electrically connected to one another.
  • the respective components can form modules from which the inverter device can be assembled.
  • the respective components are connected to form a structural unit.
  • the respective components are directly connected to one another within the structural unit. This means in particular that the components are not arranged on a carrier or structural carrier that holds the components. In particular, no additional element is provided on which the components are attached or arranged. It is preferably provided that the respective components are connected directly to one another by means of corresponding connecting elements. In this way, it is possible to dispense with a structural support usually used for fastening the components.
  • the essential aspect of the present invention is to be seen in transferring the supporting function of such a structural support to the individual components. For this purpose, the individual components are connected to one another to form the structural unit. These Assembly can be viewed as a single block. Furthermore, this
  • Adjacent components in the structural unit are preferably each connected directly to one another and components which adjoin the housing are directly connected to the
  • the respective parts or components of the inverter device can be arranged next to one another and / or one above the other. Adjacent components can be used directly by means of a
  • Connection element be connected to each other.
  • Those components which are arranged on or on the housing of the electrical machine can also be connected to the housing.
  • Each of the components can therefore be connected to at least one other component and / or to the housing.
  • each of the components is connected to two further components or to a further component and the housing. In this way, on the one hand, the mechanical connection between the components and on the other hand the mechanical connection between the structural unit and the housing or the drive can be ensured.
  • the inverter device has, as the components, a DC voltage filter, an AC voltage filter, a switching device with a plurality of semiconductor switches, an intermediate circuit capacitor and / or a control device.
  • a component of the inverter device can be a
  • Such a DC voltage filter or DC filter can serve to filter the DC voltage which is supplied to the inverter device.
  • the inverter device can have an alternating voltage filter or AC filter, which is used to filter the alternating voltage which is output as an output voltage by means of the inverter device.
  • the inverter device can have a switching device as a component.
  • Switching device can have a plurality of controllable switching elements, in particular semiconductor switches.
  • the switching elements can be used as transistors,
  • the switching elements can be a Form a bridge circuit.
  • the inverter device can have an intermediate circuit capacitor as a further component. These components can be provided as units that are separate from one another and can be connected to one another in such a way that an arrangement or structural unit that saves installation space is obtained. Thus, a highly integrated inverter device can be provided.
  • the inverter device can have a control device as a further component.
  • This control device can also be referred to as a control board.
  • the control device can be used to control the individual semiconductor switches
  • the control device can have a printed circuit board or printed circuit board on which the individual components of the control device are arranged. It can be provided that the
  • Inverter device is arranged.
  • a connecting element for connecting the two further components can be passed through the circuit board of the control device.
  • Corresponding spacers can be provided between the circuit board and the other components. A particularly compact arrangement can thus be made possible.
  • connection between the components and the connection between the components and the housing is a screw connection
  • connection between the respective components and the connection between the structural unit and the housing of the electrical machine can be designed as desired.
  • the connection is preferably designed to be detachable and reversible in a non-destructive manner. It is thus possible to release the connection when one of the components is replaced.
  • the connections can be released in the event of service and then re-established.
  • a screw connection can be used to connect the components and / or for the connection between component and housing.
  • the respective components can have corresponding bores and / or threads so that they can be connected by means of a screw. Simple assembly of the structural unit can thus be made possible.
  • the drive arrangement has a cooling device for cooling the inverter device, the cooling device having a
  • the structural support used according to the prior art also serves to support the individual To cool components of the inverter device. According to the invention, this structural support can be dispensed with. Because of this, the cooling device
  • a cooling device can be provided which is compatible with the
  • the engine cooling device is coupled or connected.
  • the engine cooling device is used to cool the electrical machine.
  • Cooling medium for example air or a cooling liquid
  • a cooling circuit can be provided in which the cooling medium is conveyed.
  • the inverter device or the components can be connected to the cooling circuit.
  • Inverter device can be realized. Furthermore, through the direct connection of the structural unit to the housing of the electrical machine, the waste heat can be transferred to the
  • the drive arrangement has a separate cooling device for cooling the inverter device.
  • the cooling device of the inverter device can also be designed separately from the motor cooling device.
  • air can be conveyed by means of the cooling device in order to cool the individual components of the inverter device.
  • the cooling device can have at least one fan. It can also be provided that the cooling device uses a cooling liquid for cooling the components of the
  • Inverter device uses. Reliable operation of the inverter device can also be made possible in this way.
  • the drive arrangement has at least one shield plate for shielding electromagnetic interference. Electromagnetic interference can occur during operation of the individual components. At least one shield plate can be used to shield this interference. This shield plate can surround the components or the structural unit at least in some areas. In this way, electromagnetic compatibility (EMC) can be guaranteed.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • the drive arrangement has a cover which at least partially surrounds the inverter device and which is connected to the housing of the electrical machine.
  • the individual components can be designed to be closed and, for example, a respective component housing exhibit. Through this component housing, the respective components can be designed to be closed and, for example, a respective component housing exhibit. Through this component housing, the respective components can be designed to be closed and, for example, a respective component housing exhibit. Through this component housing, the respective components can be designed to be closed and, for example, a respective component housing exhibit. Through this component housing, the respective components can
  • the cover can be used. This cover can be connected to the housing of the electrical machine. In particular, a region of the housing and the cover form a closed interior space in which the structural unit is arranged.
  • the inverter device can also have corresponding busbars or other electrical connection lines with which the respective components can be electrically connected to one another.
  • the components can have corresponding electrical connections which can then be connected to these busbars.
  • the inverter device can have further electronic components, filters, circuit boards or the like.
  • a vehicle according to the invention comprises a drive arrangement according to the invention.
  • the vehicle can be designed as an at least partially electrically powered vehicle.
  • the vehicle can be an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • the vehicle is preferably designed as a passenger car. It can be provided that the vehicle is a utility vehicle.
  • a method according to the invention is used to produce a drive arrangement for a vehicle.
  • an electrical machine that has a housing is provided.
  • an inverter device is used for
  • the inverter device comprises a plurality of separately formed components.
  • the respective components of the inverter device are connected directly to one another to form a structural unit and the structural unit is connected directly to the housing of the electrical machine via at least one of the components.
  • the respective components of the inverter are preferably first connected to one another to form a structural unit and then the structural unit is connected to the housing.
  • a pre-assembly can be carried out in which the individual components are connected to one another to form the structural unit.
  • This pre-assembly is intended to ensure sufficient stability of the structural unit so that it can be transported in the manufacturing process of the vehicle.
  • the structural unit with the housing of the electrical machine can then get connected.
  • the required stability of the inverter device can then be achieved.
  • the inverter device meets the requirements to be able to withstand vibrations, crossing curbs, minor collisions or the like.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a drive arrangement according to the
  • the drive arrangement comprises an electrical machine and an inverter device
  • Fig. 2 is a schematic representation of a drive arrangement according to a
  • Inverter device are connected to form a structural unit and the structural unit is connected to a housing of the electrical machine.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a drive arrangement 1 according to the prior art.
  • a drive arrangement 1 can be used in a vehicle, in particular an at least partially electrically driven vehicle.
  • the drive arrangement 1 comprises an electrical machine 2, which is only indicated here.
  • This electrical machine 2, which as a drive or drive motor for the vehicle, comprises a stator and a rotor rotatable relative to the stator.
  • the electrical machine 2 comprises a housing 3.
  • This housing 3 can be connected to the stator or the housing 3 can be part of the stator.
  • the housing 3 can be made of a metal.
  • the drive arrangement 1 comprises an inverter device 4, which is used to generate an output voltage for the electrical machine 2
  • the inverter device is used to provide a
  • DC voltage for example from a battery and an on-board network of the
  • the inverter device 4 comprises a plurality of components 5 which are formed separately.
  • the inverter device 4 comprises a DC voltage filter 6 as components 5, which is used to filter the DC voltage.
  • the inverter device 4 comprises an AC voltage filter 7, which is used to filter the AC voltage.
  • the inverter device 4 comprises, as components 5, an intermediate circuit capacitor 8 and a switching device 9.
  • the switching device 9 comprises a plurality of switching elements, not shown here, which are in particular designed as IGBTs.
  • the inverter device 4 comprises a control device 10 which comprises a printed circuit board or a circuit board.
  • Control device 10 for example, the switching elements of the switching device 9 can be controlled.
  • the respective components 5 of the inverter device 4 are on one
  • Structural support 11 arranged or connected to this. This
  • Structural support 11 can be made of a metal, for example aluminum.
  • the respective components 5 of the inverter device 4 are connected by means of corresponding connecting elements 12.
  • the connecting elements 12 are preferably screws.
  • the structural carrier 11 is connected to the housing 3 of the electrical machine 2 by means of further connecting elements 13.
  • the further connecting elements 13 are also designed as screws.
  • the drive arrangement 1 comprises a cover 14 which is arranged on the housing 3 of the electrical machine 2 and surrounds the inverter device 4 at least in some areas. By connecting the housing 3 and the cover 14, a closed interior 15 is provided in the present case, in which the inverter device 4 is arranged.
  • the use of the structural support 11 results in additional costs. Furthermore, the use of the structural support 11 requires installation space.
  • Fig. 2 shows a drive arrangement 1 according to an embodiment in a
  • This drive arrangement 1 also includes the electrical machine 2, which has the housing 3.
  • the electrical machine 2 which has the housing 3.
  • the housing 3 has the housing 3.
  • the individual components 5 of the inverter device 4 are connected to form a structural unit 16.
  • the respective components 5 are directly connected to one another. This means that the structural support 11 can be dispensed with.
  • the respective components 5 are arranged next to one another and one above the other.
  • the respective components 5, which are arranged side by side and one above the other, are each connected to one another. The present is that
  • connection between the components 5 to one another is realized by connecting elements 12.
  • the connecting elements 12 can preferably be screws.
  • the structural unit 16 is connected directly to the housing 3 of the electrical machine 2 via at least one of the components 5.
  • the two components 5 which adjoin the housing 3 of the electrical machine 2 are directly connected to the housing 3.
  • connecting elements 13 are also used, which are designed in particular as screws.
  • the individual components 5 of the inverter device 4 correspond to the components 5 of the inverter device 4 according to FIG. 1.
  • the respective arrangement of the components 5 to one another is arbitrary and can be adapted to the shape of the housing 3.
  • the housing 3 or the electrical machine 2 has a recess 17 within which the structural unit 16 is arranged at least in some areas.
  • the control device 10 is provided by a printed circuit board or on a board. The present is that
  • Control device 10 arranged such that it is on the one hand between the
  • the inverter device 4 can also corresponding electrical
  • the drive arrangement 1 has a cooling device by means of which the
  • Inverter device 4 can be cooled.
  • This cooling device can either be designed separately or be coupled to an engine cooling device for cooling the electrical machine 2.
  • Inner space 15 can be arranged in order to be able to shield electromagnetic interference which is generated during operation of the individual components 5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a drive assembly (1) for a vehicle, said drive assembly comprising: an electrical machine (2) which has a housing (3); and an inverter device (4) for providing an output voltage for the electrical machine (2), the inverter device (4) being positioned on the housing (3) of the electrical machine (2), and the inverter device (4) comprising a plurality of separate components (5), the components (5) of the inverter device (4) being directly connected to one other to form a unit (16), and the unit (16) being directly connected to the housing (3) of the electrical machine (2) via at least one of the components (5).

Description

Antriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine und einer Wechselrichtervorrichtung sowie Herstellungsverfahren Drive arrangement for a vehicle with an electrical machine and an inverter device and manufacturing method
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Fahrzeug umfassend eine elektrische Maschine, welche ein Gehäuse aufweist, und eine The present invention relates to a drive arrangement for a vehicle comprising an electrical machine, which has a housing, and a
Wechselrichtervorrichtung zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung für die elektrische Maschine. Dabei ist die Wechselrichtervorrichtung an dem Gehäuse der elektrischen Maschine angeordnet. Darüber hinaus umfasst die Wechselrichtervorrichtung eine Mehrzahl von separat ausgebildeten Bauteilen. Außerdem betrifft die vorliegende Inverter device for providing an output voltage for the electrical machine. The inverter device is arranged on the housing of the electrical machine. In addition, the inverter device comprises a plurality of separately formed components. In addition, the present
Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Antriebsanordnung für ein Fahrzeug. Invention a method for producing a drive arrangement for a vehicle.
Fahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb umfassen eine Antriebsanordnung, welche eine elektrische Maschine sowie eine Wechselrichtervorrichtung beziehungsweise einen Inverter aufweist. Mittels der Wechselrichtervorrichtung kann eine Gleichspannung, die von einer Batterie beziehungsweise einem Bordnetz des Fahrzeugs bereitgestellt wird, in eine Wechselspannung als Ausgangsspannung für die elektrische Maschine gewandelt werden. Vehicles with an electric drive comprise a drive arrangement which has an electrical machine and an inverter device or an inverter. By means of the inverter device, a direct voltage, which is provided by a battery or an on-board network of the vehicle, can be converted into an alternating voltage as the output voltage for the electrical machine.
Aus dem Stand der Technik sind Antriebsanordnungen bekannt, welche eine elektrische Maschine mit integriertem Wechselrichter aufweisen. Hierzu beschreibt beispielsweise die DE 10 2006 033 683 B4 eine elektrische rotierende Maschine, welche eine Drive arrangements are known from the prior art which have an electrical machine with an integrated inverter. For this purpose, DE 10 2006 033 683 B4 describes, for example, an electrical rotating machine which has a
Wechselrichtervorrichtung aufweist. Die Wechselrichtervorrichtung umfasst mehrere Schaltvorrichtungen, die einen Wechselrichterstromkreis ausbilden, der einen Having inverter device. The inverter device includes a plurality of switching devices that form an inverter circuit, the one
Eingangsgleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt und eine Statorspule der elektrischen rotierenden Maschine speist und einen Steuerstromkreis, der den Converts input direct current into alternating current and feeds a stator coil of the electric rotating machine and a control circuit that controls the
Wechselrichterstromkreis steuert. Zudem umfasst die elektrische Maschine einen Wärmesenkenbehälter, welcher die Schaltvorrichtungen und den Steuerstromkreis umgibt und aufnimmt. Inverter circuit controls. In addition, the electrical machine includes a heat sink container which surrounds and accommodates the switching devices and the control circuit.
Darüber hinaus sind Antriebsanordnungen bekannt, bei welchen der Wechselrichter beziehungsweise die Wechselrichtervorrichtung mit dem Rest des Antriebs mittels eines Strukturträgers verbunden wird. Dieser Strukturträger kann zudem dazu verwendet werden, die einzelnen Komponenten oder Bauteile des Wechselrichters zu halten beziehungsweise miteinander zu verbinden. Dieser Strukturträger kann beispielsweise aus Aluminium gefertigt sein und kann mit der elektrischen Maschine beziehungsweise einem Gehäuse der elektrischen Maschine verschraubt werden. Obwohl der Drive arrangements are also known in which the inverter or the inverter device is connected to the rest of the drive by means of a structural support. This structural support can also be used for this to hold the individual components or parts of the inverter or to connect them to one another. This structural support can be made of aluminum, for example, and can be screwed to the electrical machine or a housing of the electrical machine. Although the
Strukturträger nur eine unterstützende Funktion hat, benötigt dieser Strukturträger zusätzlichen Bauraum und durch den Strukturträger werden zusätzliche Kosten verursacht. Des Weiteren wird das Gewicht der Antriebsanordnung maßgeblich durch den Strukturträger beeinflusst. Structural support only has a supporting function, this structural support requires additional installation space and the structural support causes additional costs. Furthermore, the weight of the drive arrangement is significantly influenced by the structural support.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine It is the object of the present invention to provide a solution such as one
Antriebsanordnung der eingangs genannten Art Bauraum sparender und kostengünstiger bereitgestellt werden kann. Drive arrangement of the type mentioned at the beginning can be provided in a space-saving and cost-effective manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebsanordnung sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte According to the invention, this object is achieved by a drive arrangement and by a method having the features of the independent claims. Beneficial
Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der Beschreibung. Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and the description.
Eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Fahrzeug umfasst eine elektrische Maschine, welche ein Gehäuse aufweist, und eine Wechselrichtervorrichtung zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung für die elektrische Maschine. Dabei ist die A drive arrangement according to the invention for a vehicle comprises an electrical machine, which has a housing, and an inverter device for providing an output voltage for the electrical machine. Here is the
Wechselrichtervorrichtung an dem Gehäuse der elektrischen Maschine angeordnet. Des Weiteren umfasst die Wechselrichtervorrichtung eine Mehrzahl von separat Inverter device arranged on the housing of the electrical machine. Furthermore, the inverter device comprises a plurality of separately
ausgebildeten Bauteilen. Dabei sind die jeweiligen Bauteile der Wechselrichtervorrichtung direkt miteinander zu einer Baueinheit verbunden und die Baueinheit ist über zumindest eines der Bauteile direkt mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine verbunden. trained components. The respective components of the inverter device are directly connected to one another to form a structural unit, and the structural unit is connected directly to the housing of the electrical machine via at least one of the components.
Die Antriebsanordnung kann in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug verwendet werden. Dabei kann die Antriebsanordnung Teil eines Antriebs des Fahrzeugs beziehungsweise eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs sein. Die The drive arrangement can be used in an at least partially electrically powered vehicle. The drive arrangement can be part of a drive of the vehicle or of a drive train of the vehicle. The
Antriebsanordnung umfasst die elektrische Maschine, welche beispielsweise zum Antrieb zumindest eines Rades des Fahrzeugs verwendet werden kann. Die elektrische Maschine kann einen Stator und einen relativ zum Stator drehbaren Rotor aufweisen. Zudem umfasst die elektrische Maschine das Gehäuse, welches mit dem Stator verbunden sein kann oder Teil des Stators sein kann. Darüber hinaus umfasst die Antriebsanordnung die Wechselrichtervorrichtung, welche die Funktion eines Wechselrichters erfüllt. Diese Wechselrichtervorrichtung dient dazu, eine Ausgangsspannung bereitzustellen, mittels welcher die elektrische Maschine beziehungsweise der Stator der elektrischen Maschine versorgt werden kann. Mit der Wechselrichtervorrichtung kann beispielsweise eine Gleichspannung, welche von einer Batterie oder einem Bordnetz des Fahrzeugs bereitgestellt wird, in eine Wechselspannung gewandelt werden. Insbesondere kann die Wechselrichtervorrichtung für jeweiligen Phasen der elektrischen Maschine eine The drive arrangement comprises the electrical machine, which can be used, for example, to drive at least one wheel of the vehicle. The electrical machine can have a stator and a rotor that is rotatable relative to the stator. In addition, the electrical machine comprises the housing, which can be connected to the stator or can be part of the stator. In addition, the drive arrangement comprises the inverter device, which fulfills the function of an inverter. This inverter device is used to provide an output voltage by means of which the electrical machine or the stator of the electrical machine can be supplied. With the inverter device, for example, a direct voltage, which is provided by a battery or an on-board network of the vehicle, can be converted into an alternating voltage. In particular, the inverter device for respective phases of the electrical machine
Wechselspannung beziehungsweise Ausgangsspannung bereitstellen. Dabei ist es vorgesehen, dass die Wechselrichtervorrichtung an dem Gehäuse der elektrischen Maschine angeordnet ist beziehungsweise mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine verbunden ist. Das Gehäuse kann eine Aussparung aufweisen, in welcher die einzelnen Bauteile der Wechselrichtervorrichtung zumindest bereichsweise angeordnet werden können. Provide alternating voltage or output voltage. It is provided that the inverter device is arranged on the housing of the electrical machine or is connected to the housing of the electrical machine. The housing can have a recess in which the individual components of the inverter device can be arranged at least in some areas.
Die Wechselrichtervorrichtung umfasst einzelne Bauteile, welche separat bereitgestellt sind. Die jeweiligen Bauteile der Wechselrichtervorrichtung sind bevorzugt getrennt voneinander ausgebildet. Die jeweiligen Bauteile werden also als einzelne Komponenten beziehungsweise Bauteile bereitgestellt. Die Bauteile bilden bevorzugt jeweils eine abgeschlossene Einheit. Die jeweiligen Bauteile sind insbesondere voll funktionsfähig ausgebildet. Dabei kann jedes der Bauteile eine einzelne Funktion der The inverter device comprises individual components which are provided separately. The respective components of the inverter device are preferably designed separately from one another. The respective components are thus provided as individual components or parts. The components preferably each form a closed unit. The respective components are designed in particular to be fully functional. Each of the components can have an individual function of the
Wechselrichtervorrichtung übernehmen. Die jeweiligen Bauteile können ein Take over inverter device. The respective components can be a
Bauteilgehäuse aufweisen beziehungsweise gekapselt ausgebildet sein. Zudem können die jeweiligen Bauteile elektrische Anschlüsse aufweisen, um diese kontaktieren zu können und/oder elektrisch miteinander verbinden zu können. Die jeweiligen Bauteile können Module bilden, aus denen die Wechselrichtervorrichtung zusammengesetzt werden kann. Have component housing or be encapsulated. In addition, the respective components can have electrical connections so that they can be contacted and / or electrically connected to one another. The respective components can form modules from which the inverter device can be assembled.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweiligen Bauteile zu einer Baueinheit verbunden sind. Dabei sind die jeweiligen Bauteile innerhalb der Baueinheit direkt miteinander verbunden. Dies bedeutet insbesondere, dass die Bauteile nicht an einem Träger oder Strukturträger angeordnet sind, welcher die Bauteile hält. Es ist also insbesondere kein zusätzliches Element vorgesehen, an welchem die Bauteile befestigt beziehungsweise angeordnet sind. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die jeweiligen Bauteile mittels entsprechender Verbindungselemente direkt miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann auf einen üblicherweise verwendeten Strukturträger zur Befestigung der Bauteile verzichtet werden. Der wesentliche Aspekt der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, die unterstützende Funktion eines solchen Strukturträgers auf die einzelnen Bauteile zu übertragen. Hierzu werden die einzelnen Bauteile untereinander zu der Baueinheit verbunden. Diese Baueinheit kann als einzelner Block betrachtet werden. Des Weiteren wird diese According to an essential aspect of the present invention it is provided that the respective components are connected to form a structural unit. The respective components are directly connected to one another within the structural unit. This means in particular that the components are not arranged on a carrier or structural carrier that holds the components. In particular, no additional element is provided on which the components are attached or arranged. It is preferably provided that the respective components are connected directly to one another by means of corresponding connecting elements. In this way, it is possible to dispense with a structural support usually used for fastening the components. The essential aspect of the present invention is to be seen in transferring the supporting function of such a structural support to the individual components. For this purpose, the individual components are connected to one another to form the structural unit. These Assembly can be viewed as a single block. Furthermore, this
Baueinheit über zumindest eines der Bauteile mit dem Gehäuse der elektrischen Assembly via at least one of the components with the housing of the electrical
Maschine verbunden. Mit anderen Worten ist es also vorgesehen, dass zumindest ein Bauteil der Wechselrichtervorrichtung mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine verbunden ist. Durch den Verzicht auf den Strukturträger kann Bauraum eingespart werden. Zudem können die Kosten und das Gewicht der Antriebsanordnung reduziert werden. Machine connected. In other words, it is provided that at least one component of the inverter device is connected to the housing of the electrical machine. By dispensing with the structural support, installation space can be saved. In addition, the costs and the weight of the drive arrangement can be reduced.
Bevorzugt sind in der Baueinheit benachbarte Bauteile jeweils direkt miteinander verbunden und Bauteile, welche an das Gehäuse angrenzen, sind direkt mit dem Adjacent components in the structural unit are preferably each connected directly to one another and components which adjoin the housing are directly connected to the
Gehäuse verbunden. Die jeweiligen Bauteile beziehungsweise Komponenten der Wechselrichtervorrichtung können nebeneinander und/oder übereinander angeordnet sein. Dabei können jeweils benachbarte Bauteile direkt mittels eines Housing connected. The respective parts or components of the inverter device can be arranged next to one another and / or one above the other. Adjacent components can be used directly by means of a
Verbindungselements miteinander verbunden sein. Diejenigen Bauteile, welche an oder auf dem Gehäuse der elektrischen Maschine angeordnet sind, können zudem mit dem Gehäuse verbunden sein. Jedes der Bauteile kann also mit zumindest einem anderen Bauteil und/oder mit dem Gehäuse verbunden sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass jedes der Bauteil mit zwei weiteren Bauteilen oder mit einem weiteren Bauteil und dem Gehäuse verbunden ist. Auf diese Weise kann einerseits die mechanische Verbindung zwischen den Bauteilen untereinander und andererseits die mechanische Verbindung zwischen der Baueinheit und dem Gehäuse beziehungsweise dem Antrieb gewährleistet werden. Connection element be connected to each other. Those components which are arranged on or on the housing of the electrical machine can also be connected to the housing. Each of the components can therefore be connected to at least one other component and / or to the housing. In particular, it is provided that each of the components is connected to two further components or to a further component and the housing. In this way, on the one hand, the mechanical connection between the components and on the other hand the mechanical connection between the structural unit and the housing or the drive can be ensured.
In einer Ausführungsform weist die Wechselrichtervorrichtung als die Bauteile ein Gleichspannungsfilter, ein Wechselspannungsfilter, eine Schalteinrichtung mit einer Mehrzahl von Halbleiterschaltern, einen Zwischenkreiskondensator und/oder eine Steuereinrichtung auf. Ein Bauteil der Wechselrichtervorrichtung kann ein In one embodiment, the inverter device has, as the components, a DC voltage filter, an AC voltage filter, a switching device with a plurality of semiconductor switches, an intermediate circuit capacitor and / or a control device. A component of the inverter device can be a
Gleichspannungsfilter sein. Ein solches Gleichspannungsfilter oder DC-Filter kann zum Filtern der Gleichspannung dienen, welche der Wechselrichtervorrichtung zugeführt wird. Als weiteres Bauteil kann die Wechselrichtervorrichtung ein Wechselspannungsfilter oder AC-Filter aufweisen, welches zum Filtern der Wechselspannung dient, welche mittels der Wechselrichtervorrichtung als Ausgangsspannung ausgeben wird. Zudem kann die Wechselrichtervorrichtung als Bauteil eine Schalteinrichtung aufweisen. Diese Be DC voltage filter. Such a DC voltage filter or DC filter can serve to filter the DC voltage which is supplied to the inverter device. As a further component, the inverter device can have an alternating voltage filter or AC filter, which is used to filter the alternating voltage which is output as an output voltage by means of the inverter device. In addition, the inverter device can have a switching device as a component. These
Schalteinrichtung kann eine Mehrzahl von steuerbaren Schaltelementen, insbesondere Halbleiterschaltern, aufweisen. Die Schaltelemente können als Transistoren, Switching device can have a plurality of controllable switching elements, in particular semiconductor switches. The switching elements can be used as transistors,
insbesondere als Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT - Insulated-Gate Bipolar Transistor) ausgebildet sein. Beispielsweise können die Schaltelemente eine Brückenschaltung bilden. Als weiteres Bauteil kann die Wechselrichtervorrichtung einen Zwischenkreiskondensator aufweisen. Diese Bauteile können als voneinander getrennte Einheiten bereitgestellt werden und derart miteinander verbunden werden, dass sich eine möglichst Bauraum sparende Anordnung beziehungsweise Baueinheit ergibt. Somit kann eine hochintegrierte Wechselrichtervorrichtung bereitgestellt werden. be designed in particular as a bipolar transistor with an insulated gate electrode (IGBT - Insulated-Gate Bipolar Transistor). For example, the switching elements can be a Form a bridge circuit. The inverter device can have an intermediate circuit capacitor as a further component. These components can be provided as units that are separate from one another and can be connected to one another in such a way that an arrangement or structural unit that saves installation space is obtained. Thus, a highly integrated inverter device can be provided.
Als weiteres Bauteil kann die Wechselrichtervorrichtung einer Steuereinrichtung aufweisen. Diese Steuereinrichtung kann auch als Control Board bezeichnet werden. Die Steuereinrichtung kann zur Ansteuerung der einzelnen Halbleiterschalter The inverter device can have a control device as a further component. This control device can also be referred to as a control board. The control device can be used to control the individual semiconductor switches
beziehungsweise IGBTs der Schalteinrichtung dienen. Die Steuereinrichtung kann eine Leiterplatte oder Platine aufweisen, auf welcher die einzelnen Komponenten der Steuereinrichtung angeordnet sind. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die or IGBTs serve the switching device. The control device can have a printed circuit board or printed circuit board on which the individual components of the control device are arranged. It can be provided that the
Steuereinrichtung zwischen zumindest zwei weiteren Bauteilen der Control device between at least two other components of the
Wechselrichtervorrichtung angeordnet wird. Dabei kann ein Verbindungselement zum Verbinden der zwei weiteren Bauteile durch die Leiterplatte der Steuereinrichtung hindurchgeführt werden. Zwischen der Leiterplatte und den weiteren Bauteilen können entsprechende Abstandshalter vorgesehen sein. Damit kann eine besonders kompakte Anordnung ermöglicht werden. Inverter device is arranged. A connecting element for connecting the two further components can be passed through the circuit board of the control device. Corresponding spacers can be provided between the circuit board and the other components. A particularly compact arrangement can thus be made possible.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Verbindung der Bauteile untereinander und die Verbindung zwischen den Bauteilen und dem Gehäuse als Schraubverbindung, In a further embodiment, the connection between the components and the connection between the components and the housing is a screw connection,
Nietverbindung, Klebeverbindung und/oder Rastverbindung ausgebildet. Grundsätzlich können die Verbindung zwischen den jeweiligen Bauteilen und die Verbindung zwischen der Baueinheit und dem Gehäuse der elektrischen Maschine beliebig ausgestaltet sein. Bevorzugt ist die Verbindung zerstörungsfrei lösbar und reversibel ausgebildet. Somit ist es möglich, die Verbindung bei einem Austausch eines der Bauteile gelöst werden. Zudem können die Verbindungen im Servicefall gelöst werden und anschließend wieder hergestellt werden. Insbesondere kann eine Schraubverbindung zur Verbindung der Bauteile und/oder für die Verbindung zwischen Bauteil und Gehäuse genutzt werden. Hierzu können die jeweiligen Bauteile entsprechende Bohrungen und/oder Gewinde aufweisen, sodass diese mittels einer Schraube verbunden werden können. Somit kann eine einfache Montage der Baueinheit ermöglicht werden. Formed rivet connection, adhesive connection and / or latching connection. In principle, the connection between the respective components and the connection between the structural unit and the housing of the electrical machine can be designed as desired. The connection is preferably designed to be detachable and reversible in a non-destructive manner. It is thus possible to release the connection when one of the components is replaced. In addition, the connections can be released in the event of service and then re-established. In particular, a screw connection can be used to connect the components and / or for the connection between component and housing. For this purpose, the respective components can have corresponding bores and / or threads so that they can be connected by means of a screw. Simple assembly of the structural unit can thus be made possible.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Antriebsanordnung eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Wechselrichtervorrichtung auf, wobei Kühleinrichtung mit einer In a further embodiment, the drive arrangement has a cooling device for cooling the inverter device, the cooling device having a
Motorkühleinrichtung zum Kühlen der elektrischen Maschine verbunden ist. Der gemäß dem Stand der Technik verwendete Strukturträger dient zudem dazu, die einzelnen Bauteile der Wechselrichtervorrichtung zu kühlen. Gemäß der Erfindung kann auf diesen Strukturträger verzichtet werden. Aus diesem Grund wird die Kühleinrichtung Motor cooling device for cooling the electrical machine is connected. The structural support used according to the prior art also serves to support the individual To cool components of the inverter device. According to the invention, this structural support can be dispensed with. Because of this, the cooling device
bereitgestellt, um die Wärme, welche im Betrieb der einzelnen Bauteile entsteht, abführen zu können. Es kann eine Kühleinrichtung bereitgestellt werden, welche mit der provided in order to be able to dissipate the heat that arises during operation of the individual components. A cooling device can be provided which is compatible with the
Motorkühleinrichtung gekoppelt oder verbunden ist. Die Motorkühleinrichtung dient zum Kühlen der elektrischen Maschine. Mittels der Motorkühleinrichtung kann ein Motor cooling device is coupled or connected. The engine cooling device is used to cool the electrical machine. By means of the engine cooling device, a
Kühlmedium, beispielsweise Luft oder eine Kühlflüssigkeit gefördert werden. Mittels der Motorkühleinrichtung kann ein Kühlkreislauf bereitgestellt werden, in welchem das Kühlmedium gefördert wird. Die Kühleinrichtung zum Kühlen der Cooling medium, for example air or a cooling liquid, are conveyed. By means of the engine cooling device, a cooling circuit can be provided in which the cooling medium is conveyed. The cooling device for cooling the
Wechselrichtervorrichtung beziehungsweise der Bauteile kann mit dem Kühlkreislauf verbunden sein. Somit kann auf einfache Weise eine Kühlung der Bauteile der The inverter device or the components can be connected to the cooling circuit. Thus, a cooling of the components of the
Wechselrichtervorrichtung realisiert werden. Ferner kann durch die direkte Verbindung der Baueinheit mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine die Abwärme an das Inverter device can be realized. Furthermore, through the direct connection of the structural unit to the housing of the electrical machine, the waste heat can be transferred to the
Gehäuse übertragen werden. Housing are transferred.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist die Antriebsanordnung eine separate Kühleinrichtung zum Kühlen der Wechselrichtervorrichtung auf. Die Kühleinrichtung der Wechselrichtervorrichtung kann auch separat zu der Motorkühleinrichtung ausgebildet sein. Mittels der Kühleinrichtung kann beispielsweise Luft gefördert werden, um die einzelnen Bauteile der Wechselrichtervorrichtung zu kühlen. Zu diesem Zweck kann die Kühleinrichtung zumindest einen Lüfter aufweisen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Kühleinrichtung eine Kühlflüssigkeit zur Kühlung der Bauteile der According to an alternative embodiment, the drive arrangement has a separate cooling device for cooling the inverter device. The cooling device of the inverter device can also be designed separately from the motor cooling device. For example, air can be conveyed by means of the cooling device in order to cool the individual components of the inverter device. For this purpose, the cooling device can have at least one fan. It can also be provided that the cooling device uses a cooling liquid for cooling the components of the
Wechselrichtervorrichtung nutzt. Auch auf diese Weise kann ein zuverlässiger Betrieb der Wechselrichtervorrichtung ermöglicht werden. Inverter device uses. Reliable operation of the inverter device can also be made possible in this way.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn die Antriebsanordnung zumindest ein Schirmblech zum Abschirmen von elektromagnetischen Störungen aufweist. Im Betrieb der einzelnen Bauteile können elektromagnetische Störungen auftreten. Um diese Störungen abschirmen zu können, kann zumindest ein Schirmblech verwendet werden. Dieses Schirmblech kann die Bauteile beziehungsweise die Baueinheit zumindest bereichsweise umgeben. Auf diese Weise kann die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) garantiert werden. It is also advantageous if the drive arrangement has at least one shield plate for shielding electromagnetic interference. Electromagnetic interference can occur during operation of the individual components. At least one shield plate can be used to shield this interference. This shield plate can surround the components or the structural unit at least in some areas. In this way, electromagnetic compatibility (EMC) can be guaranteed.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Antriebsanordnung einen Deckel auf, welcher die Wechselrichtervorrichtung zumindest bereichsweise umgibt und welcher mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine verbunden ist. Die einzelnen Bauteile können abgeschlossen ausgebildet sein und beispielsweise ein jeweiliges Bauteilgehäuse aufweisen. Durch dieses Bauteilgehäuse können die jeweiligen Bauteile vor In a further embodiment, the drive arrangement has a cover which at least partially surrounds the inverter device and which is connected to the housing of the electrical machine. The individual components can be designed to be closed and, for example, a respective component housing exhibit. Through this component housing, the respective components can
Umwelteinflüssen geschützt sein. Um die Bauteile beziehungsweise die Baueinheit im Betrieb des Fahrzeugs zusätzlich vor Umwelteinflüssen schützten zu können, kann der Deckel verwendet werden. Dieser Deckel kann mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine verbunden sein. Insbesondere bilden ein Bereich des Gehäuses und der Deckel einen geschlossenen Innenraum aus, in welchem die Baueinheit angeordnet ist. Be protected from environmental influences. In order to be able to additionally protect the components or the structural unit from environmental influences when the vehicle is in operation, the cover can be used. This cover can be connected to the housing of the electrical machine. In particular, a region of the housing and the cover form a closed interior space in which the structural unit is arranged.
Die Wechselrichtervorrichtung kann zudem entsprechende Stromschienen oder andere elektrische Verbindungsleitungen aufweisen, mit denen die jeweiligen Bauteile elektrisch miteinander verbunden werden können. Die Bauteile können entsprechende elektrische Anschlüsse aufweisen, welche dann mit diesen Stromschienen verbunden werden können. Außerdem kann die Wechselrichtervorrichtung weitere elektronische Bauteile, Filter, Leiterplatten oder dergleichen aufweisen. The inverter device can also have corresponding busbars or other electrical connection lines with which the respective components can be electrically connected to one another. The components can have corresponding electrical connections which can then be connected to these busbars. In addition, the inverter device can have further electronic components, filters, circuit boards or the like.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung. Das Fahrzeug kann als zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein. Bevorzugt ist das Fahrzeug als Personenkraftwagen ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Fahrzeug um ein Nutzfahrzeug handelt. A vehicle according to the invention comprises a drive arrangement according to the invention. The vehicle can be designed as an at least partially electrically powered vehicle. For example, the vehicle can be an electric vehicle or a hybrid vehicle. The vehicle is preferably designed as a passenger car. It can be provided that the vehicle is a utility vehicle.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen einer Antriebsanordnung für ein Fahrzeug. Bei dem Verfahren wird eine elektrische Maschine, welche ein Gehäuse aufweist, bereitgestellt. Des Weiteren wird eine Wechselrichtervorrichtung zum A method according to the invention is used to produce a drive arrangement for a vehicle. In the method, an electrical machine that has a housing is provided. Furthermore, an inverter device is used for
Bereitstellen einer Ausgangsspannung für die elektrische Maschine an dem Gehäuse der elektrischen Maschine angeordnet, wobei die Wechselrichtervorrichtung eine Mehrzahl von separat ausgebildeten Bauteilen umfasst. Dabei werden die jeweiligen Bauteile der Wechselrichtervorrichtung direkt miteinander zu einer Baueinheit verbunden und die Baueinheit wird über zumindest eines der Bauteile direkt mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine verbunden. Providing an output voltage for the electrical machine arranged on the housing of the electrical machine, wherein the inverter device comprises a plurality of separately formed components. The respective components of the inverter device are connected directly to one another to form a structural unit and the structural unit is connected directly to the housing of the electrical machine via at least one of the components.
Bevorzugt werden zunächst die jeweiligen Bauteile des Wechselrichters miteinander zur Baueinheit verbunden und anschließend wird die Baueinheit mit dem Gehäuse verbunden. Zunächst kann eine Vormontage durchgeführt werden, bei welcher die einzelnen Bauteile miteinander zu der Baueinheit verbunden werden. Durch diese Vormontage soll eine ausreichende Stabilität der Baueinheit gewährleistet werden, sodass diese im Herstellungsprozess des Fahrzeugs transportiert werden kann. Im Anschluss daran kann dann die Baueinheit mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine verbunden werden. Durch die Verbindung der Baueinheit mit dem Gehäuse kann dann die erforderliche Stabilität der Wechselrichtervorrichtung erreicht werden. Somit erfüllt die Wechselrichtervorrichtung die Anforderungen, um Vibrationen, Bordsteinüberfahrten, geringfügigen Zusammenstößen oder dergleichen standhalten zu können. The respective components of the inverter are preferably first connected to one another to form a structural unit and then the structural unit is connected to the housing. First, a pre-assembly can be carried out in which the individual components are connected to one another to form the structural unit. This pre-assembly is intended to ensure sufficient stability of the structural unit so that it can be transported in the manufacturing process of the vehicle. Following this, the structural unit with the housing of the electrical machine can then get connected. By connecting the structural unit to the housing, the required stability of the inverter device can then be achieved. Thus, the inverter device meets the requirements to be able to withstand vibrations, crossing curbs, minor collisions or the like.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Antriebsanordnung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäßes Fahrzeug sowie das erfindungsgemäße Verfahren. The preferred embodiments presented with reference to the drive arrangement according to the invention and their advantages apply accordingly to the vehicle according to the invention and the method according to the invention.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures are not only in the respectively specified combination, but also in others
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar. Can be used in combinations or alone.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will now be explained in more detail using a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung gemäß dem Fig. 1 is a schematic representation of a drive arrangement according to the
Stand der Technik, wobei die Antriebsanordnung eine elektrische Maschine und eine Wechselrichtervorrichtung aufweist; und Prior art, wherein the drive arrangement comprises an electrical machine and an inverter device; and
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung gemäß einer Fig. 2 is a schematic representation of a drive arrangement according to a
Ausführungsform, wobei einzelne Bauteile der Embodiment, with individual components of the
Wechselrichtervorrichtung zu einer Baueinheit verbunden sind und die Baueinheit mit einem Gehäuse der elektrischen Maschine verbunden ist. Inverter device are connected to form a structural unit and the structural unit is connected to a housing of the electrical machine.
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen In the figures, elements that are the same or have the same function are used with the same
Bezugszeichen versehen. Provided with reference numerals.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Antriebsanordnung 1 gemäß dem Stand der Technik. Eine derartige Antriebsanordnung 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem zumindest teilweise elektrisch angetrieben Fahrzeug, verwendet werden. Die Antriebsanordnung 1 umfasst eine elektrische Maschine 2, welche vorliegend nur angedeutet ist. Diese elektrische Maschine 2, welche als Antrieb beziehungsweise Antriebsmotor für das Fahrzeug dient, umfasst einen Stator und einen zu dem Stator drehbaren Rotor. Darüber hinaus umfasst die elektrische Maschine 2 ein Gehäuse 3. Dieses Gehäuse 3 kann mit dem Stator verbunden sein oder das Gehäuse 3 kann Teil des Stators sein. Das Gehäuse 3 kann aus einem Metall gefertigt sein. Fig. 1 shows a schematic representation of a drive arrangement 1 according to the prior art. Such a drive arrangement 1 can be used in a vehicle, in particular an at least partially electrically driven vehicle. The drive arrangement 1 comprises an electrical machine 2, which is only indicated here. This electrical machine 2, which as a drive or drive motor for the vehicle, comprises a stator and a rotor rotatable relative to the stator. In addition, the electrical machine 2 comprises a housing 3. This housing 3 can be connected to the stator or the housing 3 can be part of the stator. The housing 3 can be made of a metal.
Darüber hinaus umfasst die Antriebsanordnung 1 eine Wechselrichtervorrichtung 4, welche dazu dient, eine Ausgangsspannung für die elektrische Maschine 2 In addition, the drive arrangement 1 comprises an inverter device 4, which is used to generate an output voltage for the electrical machine 2
bereitzustellen. Insbesondere dient die Wechselrichtervorrichtung dazu, eine to provide. In particular, the inverter device is used to provide a
Gleichspannung, die beispielsweise von einer Batterie und einem Bordnetz des DC voltage, for example from a battery and an on-board network of the
Fahrzeugs bereitgestellt wird, in eine Wechselspannung als Ausgangsspannung für die elektrische Maschine 2 zu wandeln. Dabei umfasst die Wechselrichtervorrichtung 4 eine Mehrzahl von Bauteilen 5, welche separat ausgebildet sind. Als Bauteile 5 umfasst die Wechselrichtervorrichtung 4 ein Gleichspannungsfilter 6, welches zum Filtern der Gleichspannung dient. Als weiteres Bauteil 5 umfasst die Wechselrichtervorrichtung 4 ein Wechselspannungsfilter 7, welches zum Filtern der Wechselspannung dient. Ferner umfasst die Wechselrichtervorrichtung 4 als Bauteile 5 einen Zwischenkreiskondensator 8 sowie eine Schalteinrichtung 9. Die Schalteinrichtung 9 umfasst eine Mehrzahl hier nicht näher dargestellten Schaltelementen, welche insbesondere als IGBTs ausgebildet sind. Als weiteres Bauteil 5 umfasst die Wechselrichtervorrichtung 4 eine Steuereinrichtung 10, welche eine Leiterplatte beziehungsweise eine Platine umfasst. Mittels der Vehicle is provided to convert into an alternating voltage as the output voltage for the electrical machine 2. In this case, the inverter device 4 comprises a plurality of components 5 which are formed separately. The inverter device 4 comprises a DC voltage filter 6 as components 5, which is used to filter the DC voltage. As a further component 5, the inverter device 4 comprises an AC voltage filter 7, which is used to filter the AC voltage. Furthermore, the inverter device 4 comprises, as components 5, an intermediate circuit capacitor 8 and a switching device 9. The switching device 9 comprises a plurality of switching elements, not shown here, which are in particular designed as IGBTs. As a further component 5, the inverter device 4 comprises a control device 10 which comprises a printed circuit board or a circuit board. Using the
Steuereinrichtung 10 können beispielsweise die Schaltelemente der Schalteinrichtung 9 angesteuert werden. Control device 10, for example, the switching elements of the switching device 9 can be controlled.
Dabei sind die jeweiligen Bauteile 5 der Wechselrichtervorrichtung 4 an einem The respective components 5 of the inverter device 4 are on one
Strukturträger 11 angeordnet beziehungsweise mit diesem verbunden. Dieser Structural support 11 arranged or connected to this. This
Strukturträger 11 kann aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, gefertigt sein. Structural support 11 can be made of a metal, for example aluminum.
Vorliegend sind die jeweiligen Bauteile 5 der Wechselrichtervorrichtung 4 mittels entsprechender Verbindungselemente 12 verbunden. Bei den Verbindungselementen 12 handelt es sich bevorzugt um Schrauben. Darüber hinaus ist der Strukturträger 11 mittels weiterer Verbindungselemente 13 mit dem Gehäuse 3 der elektrischen Maschine 2 verbunden. Auch die weiteren Verbindungselemente 13 sind als Schrauben ausgebildet. Außerdem umfasst die Antriebsanordnung 1 einen Deckel 14, welcher an dem Gehäuse 3 der elektrischen Maschine 2 angeordnet ist und die Wechselrichtervorrichtung 4 zumindest bereichsweise umgibt. Durch die Verbindung des Gehäuses 3 und des Deckels 14 wird vorliegend ein geschlossener Innenraum 15 bereitgestellt, in welchem die Wechselrichtervorrichtung 4 angeordnet ist. Durch die Verwendung des Strukturträgers 11 entstehen zusätzliche Kosten. Des Weiteren wird durch die Verwendung des Strukturträgers 11 Bauraum benötigt. In the present case, the respective components 5 of the inverter device 4 are connected by means of corresponding connecting elements 12. The connecting elements 12 are preferably screws. In addition, the structural carrier 11 is connected to the housing 3 of the electrical machine 2 by means of further connecting elements 13. The further connecting elements 13 are also designed as screws. In addition, the drive arrangement 1 comprises a cover 14 which is arranged on the housing 3 of the electrical machine 2 and surrounds the inverter device 4 at least in some areas. By connecting the housing 3 and the cover 14, a closed interior 15 is provided in the present case, in which the inverter device 4 is arranged. The use of the structural support 11 results in additional costs. Furthermore, the use of the structural support 11 requires installation space.
Außerdem wird ein erheblicher Anteil des Gewichts der Antriebsanordnung 1 In addition, a considerable proportion of the weight of the drive arrangement 1
beziehungsweise der Wechselrichtervorrichtung 4 durch den Strukturträger 11 verursacht. or the inverter device 4 caused by the structural support 11.
Fig. 2 zeigt eine Antriebsanordnung 1 gemäß einer Ausführungsform in einer Fig. 2 shows a drive arrangement 1 according to an embodiment in a
schematischen Darstellung. Auch diese Antriebsanordnung 1 umfasst die elektrische Maschine 2, welche das Gehäuse 3 aufweist. Darüber hinaus umfasst die schematic representation. This drive arrangement 1 also includes the electrical machine 2, which has the housing 3. In addition, the
Antriebsanordnung 1 den Deckel 14, wobei dieser optional ist. Vorliegend sind die einzelnen Bauteile 5 der Wechselrichtervorrichtung 4 zu einer Baueinheit 16 verbunden. Bei dieser Baueinheit 16 sind die jeweiligen Bauteile 5 direkt miteinander verbunden. Hierdurch kann auf den Strukturträger 11 verzichtet werden. Bei der beispielhaften Anordnung gemäß Fig. 2 sind die jeweiligen Bauteile 5 nebeneinander und übereinander angeordnet. Dabei sind die jeweiligen Bauteile 5, welche in nebeneinander und übereinander angeordnet sind, jeweils miteinander verbunden. Vorliegend ist die Drive arrangement 1 the cover 14, this being optional. In the present case, the individual components 5 of the inverter device 4 are connected to form a structural unit 16. In this structural unit 16, the respective components 5 are directly connected to one another. This means that the structural support 11 can be dispensed with. In the exemplary arrangement according to FIG. 2, the respective components 5 are arranged next to one another and one above the other. The respective components 5, which are arranged side by side and one above the other, are each connected to one another. The present is that
Verbindung zwischen den Bauteilen 5 untereinander durch Verbindungselemente 12 realisiert. Bei den Verbindungselementen 12 kann es sich bevorzugt um Schrauben handeln. Connection between the components 5 to one another is realized by connecting elements 12. The connecting elements 12 can preferably be screws.
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die Baueinheit 16 über zumindest eines der Bauteile 5 direkt mit dem Gehäuse 3 der elektrischen Maschine 2 verbunden ist. Vorliegend sind die beiden Bauteile 5, welche an das Gehäuse 3 der elektrischen Maschine 2 angrenzen, direkt mit dem Gehäuse 3 verbunden. Für die Verbindung dieser Bauteile 5 und dem Gehäuse 3 werden ebenfalls Verbindungselemente 13 verwendet, welche insbesondere als Schrauben ausgebildet sind. In addition, it is provided that the structural unit 16 is connected directly to the housing 3 of the electrical machine 2 via at least one of the components 5. In the present case, the two components 5 which adjoin the housing 3 of the electrical machine 2 are directly connected to the housing 3. For the connection of these components 5 and the housing 3, connecting elements 13 are also used, which are designed in particular as screws.
Die einzelnen Bauteile 5 der Wechselrichtervorrichtung 4 entsprechen den Bauteilen 5 der Wechselrichtervorrichtung 4 gemäß Fig. 1. Die jeweilige Anordnung der Bauteile 5 zueinander ist dabei beliebig und kann an die Formgebung des Gehäuses 3 angepasst werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 3 beziehungsweise die elektrische Maschine 2 eine Aussparung 17 auf, innerhalb welcher die Baueinheit 16 zumindest bereichsweise angeordnet ist. Auch hier ist die Steuereinrichtung 10 durch eine Leiterplatte beziehungsweise an Board bereitgestellt. Vorliegend ist die The individual components 5 of the inverter device 4 correspond to the components 5 of the inverter device 4 according to FIG. 1. The respective arrangement of the components 5 to one another is arbitrary and can be adapted to the shape of the housing 3. In the present exemplary embodiment, the housing 3 or the electrical machine 2 has a recess 17 within which the structural unit 16 is arranged at least in some areas. Here too, the control device 10 is provided by a printed circuit board or on a board. The present is that
Steuereinrichtung 10 derart angeordnet, dass diese einerseits zwischen dem Control device 10 arranged such that it is on the one hand between the
Gleichspannungsfilter 6 und dem Wechselspannungsfilter 7 und andererseits zwischen dem Zwischenkreiskondensator 8 und der Schalteinrichtung 9 angeordnet ist. Die jeweiligen Verbindungselemente 12, welche zum Verbinden der jeweils übereinander angeordneten Bauteile 5 dienen, sind dabei durch die Leiterplatte der Steuereinrichtung 10 geführt. Somit kann eine Bauraum sparende Anordnung der einzelnen Bauteile 5 der Wechselrichtervorrichtung 4 ermöglicht werden. DC voltage filter 6 and the AC voltage filter 7 and on the other hand between the intermediate circuit capacitor 8 and the switching device 9 is arranged. The The respective connecting elements 12, which serve to connect the components 5 arranged one above the other, are guided through the printed circuit board of the control device 10. An arrangement of the individual components 5 of the inverter device 4 in a space-saving manner can thus be made possible.
Die Wechselrichtervorrichtung 4 kann zudem entsprechende elektrische The inverter device 4 can also corresponding electrical
Verbindungsleitungen beziehungsweise Stromschienen aufweisen, mit denen die einzelnen Bauteile 5 elektrisch miteinander verbunden sind. Zudem können weitere Leiterplatten, Filter oder dergleichen vorgesehen sein, welche vorliegend der Have connecting lines or busbars with which the individual components 5 are electrically connected to one another. In addition, further circuit boards, filters or the like can be provided, which in the present case
Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass die Antriebsanordnung 1 eine Kühleinrichtung aufweist, mittels welcher die Clarity are not shown. In addition, it can be provided that the drive arrangement 1 has a cooling device by means of which the
Wechselrichtervorrichtung 4 gekühlt werden kann. Diese Kühleinrichtung kann entweder separat ausgebildet sein oder mit einer Motorkühlvorrichtung zum Kühlen der elektrischen Maschine 2 gekoppelt sein. Ferner können entsprechende Schirmbleche in dem Inverter device 4 can be cooled. This cooling device can either be designed separately or be coupled to an engine cooling device for cooling the electrical machine 2. Furthermore, corresponding shield plates in the
Innenraum 15 angeordnet sein, um elektromagnetische Störungen, welche im Betrieb der einzelnen Bauteile 5 erzeugt werden, abschirmen zu können. Inner space 15 can be arranged in order to be able to shield electromagnetic interference which is generated during operation of the individual components 5.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
Antriebsanordnung elektrische Maschine Gehäuse Drive arrangement electrical machine housing
Wechselrichtervorrichtung Inverter device
Bauteil Component
Gleichspannungsfilter DC voltage filter
WechselspannungsfilterAC voltage filter
ZwischenkreiskondensatorDC link capacitor
Schalteinrichtung Switching device
Steuereinrichtung Control device
Strukturträger Structural support
Verbindungselement Connecting element
VerbindungselementConnecting element
Deckel cover
Innenraum inner space
Baueinheit Unit
Aussparung Recess

Claims

Patentansprüche Claims
1. Antriebsanordnung (1) für ein Fahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (2), welche ein Gehäuse (3) aufweist, und eine Wechselrichtervorrichtung (4) zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung für die elektrische Maschine (2), wobei die Wechselrichtervorrichtung (4) an dem Gehäuse (3) der elektrischen Maschine (2) angeordnet ist, und wobei die Wechselrichtervorrichtung (4) eine Mehrzahl von separat ausgebildeten Bauteilen (5) umfasst, 1. Drive arrangement (1) for a vehicle, comprising an electric machine (2) which has a housing (3), and an inverter device (4) for providing an output voltage for the electric machine (2), wherein the inverter device (4) is arranged on the housing (3) of the electrical machine (2), and wherein the inverter device (4) comprises a plurality of separately formed components (5),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die jeweiligen Bauteile (5) der Wechselrichtervorrichtung (4) direkt miteinander zu einer Baueinheit (16) verbunden sind und die Baueinheit (16) über zumindest eines der Bauteile (5) direkt mit dem Gehäuse (3) der elektrischen Maschine (2) verbunden ist. the respective components (5) of the inverter device (4) are connected directly to one another to form a structural unit (16) and the structural unit (16) is connected directly to the housing (3) of the electrical machine (2) via at least one of the components (5) .
2. Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 1 , 2. Drive arrangement (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
in der Baueinheit (16) benachbarte Bauteile (5) jeweils direkt miteinander verbunden sind und Bauteile (5), welche an das Gehäuse (3) angrenzen, direkt mit dem Gehäuse (3) verbunden sind. in the structural unit (16) adjacent components (5) are each directly connected to one another and components (5) which adjoin the housing (3) are connected directly to the housing (3).
3. Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, 3. Drive arrangement (1) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Wechselrichtervorrichtung (4) als die Bauteile (5) ein Gleichspannungsfilter (6), ein Wechselspannungsfilter (7), eine Schalteinrichtung (9) mit einer Mehrzahl von Halbleiterschaltern, einen Zwischenkreiskondensator (8) und/oder eine the inverter device (4) as the components (5) a DC voltage filter (6), an AC voltage filter (7), a switching device (9) with a plurality of semiconductor switches, an intermediate circuit capacitor (8) and / or a
Steuereinrichtung (10) aufweist. Has control device (10).
4. Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Drive arrangement (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Verbindung der Bauteile (5) untereinander und die Verbindung zwischen den Bauteilen (5) und dem Gehäuse (3) als Schraubverbindung, Nietverbindung, Klebeverbindung und/oder Rastverbindung ausgebildet ist. the connection of the components (5) to one another and the connection between the components (5) and the housing (3) is designed as a screw connection, rivet connection, adhesive connection and / or latching connection.
5. Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Drive arrangement (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Antriebsanordnung (1) eine Kühleinrichtung zum Kühlen der the drive arrangement (1) a cooling device for cooling the
Wechselrichtervorrichtung (4) aufweist, wobei Kühleinrichtung mit einer Inverter device (4), wherein cooling device with a
Motorkühleinrichtung zum Kühlen der elektrischen Maschine (2) verbunden ist. Motor cooling device for cooling the electrical machine (2) is connected.
6. Antriebsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6. Drive arrangement (1) according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Antriebsanordnung (1) eine separate Kühleinrichtung zum Kühlen der the drive arrangement (1) has a separate cooling device for cooling the
Wechselrichtervorrichtung (4) aufweist. Having inverter device (4).
7. Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Drive arrangement (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Antriebsanordnung (1) zumindest ein Schirmblech zum Abschirmen von elektromagnetischen Störungen aufweist. the drive arrangement (1) has at least one shield plate for shielding against electromagnetic interference.
8. Antriebsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. Drive arrangement (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Antriebsanordnung (1) einen Deckel (14) aufweist, welcher die the drive assembly (1) has a cover (14) which the
Wechselrichtervorrichtung (4) zumindest bereichsweise umgibt und welcher mit dem Gehäuse (3) der elektrischen Maschine (2) verbunden ist. Inverter device (4) surrounds at least some areas and which is connected to the housing (3) of the electrical machine (2).
9. Verfahren zum Herstellen einer Antriebsanordnung (1) für ein Fahrzeug, bei 9. A method for producing a drive arrangement (1) for a vehicle, at
welchem eine elektrische Maschine (2), welche ein Gehäuse (3) aufweist, bereitgestellt wird und eine Wechselrichtervorrichtung (4) zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung für die elektrische Maschine (2) an dem Gehäuse (3) der elektrischen Maschine (2) angeordnet wird, wobei die Wechselrichtervorrichtung (4) eine Mehrzahl von separat ausgebildeten Bauteilen (5) umfasst, which an electrical machine (2) having a housing (3) is provided and an inverter device (4) for providing an output voltage for the electrical machine (2) is arranged on the housing (3) of the electrical machine (2), wherein the inverter device (4) comprises a plurality of separately formed components (5),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die jeweiligen Bauteile (5) der Wechselrichtervorrichtung (4) direkt miteinander zu einer Baueinheit (16) verbunden werden und die Baueinheit (16) über zumindest eines der Bauteile (5) direkt mit dem Gehäuse (3) der elektrischen Maschine (2) verbunden wird. the respective components (5) of the inverter device (4) are connected directly to one another to form a structural unit (16) and the structural unit (16) is connected directly to the housing (3) of the electrical machine (2) via at least one of the components (5) .
10. Verfahren nach Anspruch 9, 10. The method according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zunächst die jeweiligen Bauteile (5) der Wechselrichtervorrichtung (4) miteinander zu der Baueinheit (16) verbunden werden und anschließend die Baueinheit (16) mit dem Gehäuse (3) verbunden wird. first the respective components (5) of the inverter device (4) are connected to one another to form the structural unit (16) and then the structural unit (16) is connected to the housing (3).
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